Boli dinosaury teplokrvné?

Prípad pre a proti teplokrvným metabolizmom u dinosaurov

AlonzoDesign / Getty Images

Pretože existuje toľko nejasností, čo to znamená pre akékoľvek stvorenie – nielen pre dinosaura – byť chladnokrvný alebo teplokrvný, začnime našu analýzu tohto problému niekoľkými veľmi potrebnými definíciami.

Biológovia používajú rôzne slová na opis metabolizmu daného zvieraťa (to znamená povahu a rýchlosť chemických procesov prebiehajúcich v jeho bunkách). V an endotermický tvor, bunky vytvárajú teplo, ktoré udržiava telesnú teplotu zvieraťa, pričom ektotermický živočíchy absorbujú teplo z okolitého prostredia.

Existujú dva ďalšie umelecké termíny, ktoré tento problém ešte viac komplikujú. Prvým je homeotermický , popisujúci živočíchy, ktoré si udržiavajú stálu vnútornú telesnú teplotu, a druhý je poikilotermický , ktorý sa vzťahuje na živočíchy, ktorých telesná teplota kolíše podľa prostredia. (Je mätúce, že je možné, že tvor bude ektotermický, ale nie poikiotermický, ak zmení svoje správanie, aby si udržal svoju telesnú teplotu, keď čelí nepriaznivému prostrediu.)

Čo to znamená byť teplokrvný a chladnokrvný?

Ako ste možno usúdili z vyššie uvedených definícií, z toho nevyhnutne nevyplýva, že ektotermický plaz má doslova chladnejšiu krv, čo sa týka teploty, ako endotermický cicavec. Napríklad krv púštnej jašterice vyhrievajúcej sa na slnku bude dočasne teplejšia ako krv podobne veľkého cicavca v rovnakom prostredí, hoci telesná teplota jašterice so súmrakom klesne.

Každopádne v modernom svete sú cicavce a vtáky endotermické aj homeotermické (t. j. teplokrvné), zatiaľ čo väčšina plazov (a niektoré ryby) sú ektotermné aj poikilotermné (t. j. studenokrvné). Ako je to teda s dinosaurami?

Asi sto rokov po tom, čo sa začali vykopávať ich fosílie, paleontológovia a evoluční biológovia predpokladali, že dinosaury museli byť chladnokrvné. Zdá sa, že tento predpoklad bol poháňaný tromi vzájomne prepletenými líniami uvažovania:

1) Niektoré dinosaury boli veľmi veľké, čo viedlo výskumníkov k presvedčeniu, že majú zodpovedajúcim spôsobom pomalý metabolizmus (pretože stotonovému bylinožravcovi by bolo potrebné obrovské množstvo energie na udržanie vysokej telesnej teploty).

2) Predpokladalo sa, že tie isté dinosaury majú extrémne malé mozgy pre ich veľké telá, ktoré prispeli k obrazu pomalých, ťažkopádnych, nie práve bdelých tvorov (skôr ako galapágske korytnačky ako rýchle Velociraptory ).

3) Keďže moderné plazy a jašterice sú chladnokrvné, dávalo zmysel, že jašterice podobné stvorenia ako dinosaury museli mať tiež chladnokrvnosť. (Toto, ako ste možno uhádli, je najslabší argument v prospech chladnokrvných dinosaurov.)

Tento prijatý pohľad na dinosaury sa začal meniť koncom 60-tych rokov, keď hŕstka paleontológov, medzi nimi hlavný Robert Baker a Ján Ostrom , začal propagovať obraz dinosaurov ako rýchlych, bystrých, energických tvorov, viac podobných súčasným cicavým predátorom než ťažkopádnym jašterom z mýtu. Problém bol v tom, že pre a Tyrannosaurus rex udržiavať taký aktívny životný štýl, ak by bol chladnokrvný – čo viedlo k teórii, že dinosaury mohli byť v skutočnosti endotermami.

Argumenty v prospech teplokrvných dinosaurov

Pretože v okolí nie sú žiadne živé dinosaury, ktoré by bolo možné pitvať (s jednou možnou výnimkou, ku ktorej sa dostaneme nižšie), väčšina dôkazov o teplokrvnom metabolizme pochádza z moderných teórií o správaní dinosaurov. Tu je päť hlavných argumentov pre endotermické dinosaury (niektoré z nich sú spochybnené nižšie v časti „Argumenty proti“).

• Aspoň niektoré dinosaury boli aktívne, chytré a rýchle. Ako už bolo spomenuté vyššie, hlavným impulzom pre teóriu teplokrvných dinosaurov je to, že niektoré dinosaury vykazovali správanie cicavcov, čo znamená úroveň energie, ktorú (pravdepodobne) dokáže udržať iba teplokrvný metabolizmus.
• Kosti dinosaurov vykazujú známky endotermického metabolizmu. Mikroskopická analýza ukázala, že kosti niektorých dinosaurov rástli rýchlosťou porovnateľnou s modernými cicavcami a majú viac spoločných znakov s kosťami cicavcov a vtákov ako s kosťami súčasných plazov.
• Vo vysokých zemepisných šírkach sa našlo veľa fosílií dinosaurov. Chladnokrvné tvory sa oveľa častejšie vyvíjajú v teplých oblastiach, kde môžu využívať prostredie na udržanie telesnej teploty. Vyššie zemepisné šírky znamenajú nižšie teploty, takže je nepravdepodobné, že by dinosaury boli chladnokrvné.
• Vtáky sú endotermy, takže dinosaury museli byť tiež. Mnoho biológov považuje vtáky za živých dinosaurov a dôvod, že teplokrvnosť moderných vtákov je priamym dôkazom teplokrvného metabolizmu ich predkov dinosaurov.
• Obehový systém dinosaurov si vyžadoval teplokrvný metabolizmus. Ako obrie sauropod Páči sa mi to Brachiosaurus držal hlavu vo zvislej polohe ako žirafa, čo by kládlo obrovské nároky na jej srdce – a iba endotermický metabolizmus mohol poháňať jeho obehový systém.

Argumenty proti teplokrvným dinosaurom

Podľa niekoľkých evolučných biológov nestačí povedať, že pretože niektoré dinosaury mohli byť rýchlejšie a inteligentnejšie, ako sa pôvodne predpokladalo, všetky dinosaury mali teplokrvný metabolizmus – a je obzvlášť zložité odvodzovať metabolizmus z predpokladaného správania, a nie z skutočný fosílny záznam. Tu je päť hlavných argumentov proti teplokrvným dinosaurom.

• Niektoré dinosaury boli príliš veľké na to, aby boli endotermami. Podľa niektorých odborníkov by sa 100-tonový sauropod s teplokrvným metabolizmom pravdepodobne prehrial a zomrel. Pri tejto hmotnosti mohol byť chladnokrvný dinosaurus tým, čo sa nazýva inerciálna homeoterma - to znamená, že sa pomaly zahrieval a pomaly ochladzoval, čo mu umožnilo udržiavať viac-menej konštantnú telesnú teplotu.
• The Jurský a kriedové obdobia boli horúce a dusné. Je pravda, že veľa fosílií dinosaurov sa našlo vo vysokých nadmorských výškach, ale pred 100 miliónmi rokov dokonca aj 10 000 stôp vysoký vrchol hory mohol byť relatívne príjemný. Ak by klíma bola horúca po celý rok, uprednostňovalo by to chladnokrvných dinosaurov, ktorí sa spoliehali na vonkajšie teploty, aby si udržali telesné teplo.
• Nevieme dosť o postoji dinosaurov. to nie je isté Barosaurus zdvihol hlavu, aby hľadal hlodavce; niektorí odborníci si myslia, že veľké, bylinožravé dinosaury držali svoje dlhé krky rovnobežne so zemou a používali ich chvosty ako protizávažie. To by oslabilo argument, že tieto dinosaury potrebovali teplokrvný metabolizmus na pumpovanie krvi do mozgu.
• Kostné dôkazy sú preceňované. Môže byť pravda, že niektoré dinosaury rástli rýchlejšie, než sa pôvodne predpokladalo, ale nemusí to byť dôkaz v prospech teplokrvného metabolizmu. Jeden experiment ukázal, že moderné (studenokrvné) plazy dokážu za správnych podmienok rýchlo vytvárať kosť.
• Dinosaurom chýbali dýchacie turbíny. Na zabezpečenie svojich metabolických potrieb dýchajú teplokrvné tvory asi päťkrát častejšie ako plazy. Endotermy žijúce na súši majú vo svojich lebkách štruktúry nazývané dýchacie turbináty, ktoré pomáhajú udržiavať vlhkosť počas procesu dýchania. Doteraz nikto nenašiel presvedčivý dôkaz o týchto štruktúrach vo fosíliách dinosaurov - dinosaury preto museli byť chladnokrvné (alebo aspoň rozhodne nie endotermy).

Kde sú veci dnes

Čo teda môžeme vyvodiť z vyššie uvedených argumentov pre a proti teplokrvným dinosaurom? Mnohí vedci (ktorí nie sú pridružení k žiadnemu z táborov) sa domnievajú, že táto diskusia je založená na falošných predpokladoch – to znamená, že dinosaury nemusia byť buď teplokrvné alebo chladnokrvné, bez tretej alternatívy.

Faktom je, že zatiaľ nevieme dosť o tom, ako metabolizmus funguje alebo ako sa môže potenciálne vyvíjať, aby sme mohli vyvodiť nejaké definitívne závery o dinosauroch. Je to možné dinosaurov neboli ani teplokrvní, ani studenokrvní, ale mali stredný typ metabolizmu, ktorý sa ešte musí určiť. Je tiež možné, že všetky dinosaury boli teplokrvné alebo chladnokrvné, ale niektoré jednotlivé druhy vyvinuli adaptácie opačným smerom.

Ak táto posledná myšlienka znie mätúco, majte na pamäti, že nie všetky moderné cicavce sú teplokrvné úplne rovnakým spôsobom. Rýchly, hladný gepard má klasický teplokrvný metabolizmus, no relatívne primitívny ptakopysk má vyladený metabolizmus, ktorý sa v mnohých ohľadoch približuje metabolizmu porovnateľne veľkej jašterice než metabolizmu iných cicavcov. Čo ďalej komplikuje, niektorí paleontológovia tvrdia, že pomaly sa pohybujúce prehistorické cicavce (ako Myotragus, jaskynná koza) mali skutočný chladnokrvný metabolizmus.

Dnes sa väčšina vedcov hlási k teórii teplokrvných dinosaurov, ale toto kyvadlo by sa mohlo otočiť opačným smerom, keď sa objavia ďalšie dôkazy. Nateraz budú musieť akékoľvek definitívne závery o metabolizme dinosaurov počkať na budúce objavy.